Протез гомілковостопної частини ноги

1. Протез гомілковоступневої частини ноги, що містить протез гомілки, протез щиколотки і порожнистий протез стопи або що має порожнину в середній частині протеза стопи відкриту у бік протеза щиколотки, опорний шарнір і другий опорний шарнір, що закріплені в порожнині протеза стопи до підошви протеза стопи і послідовно розташовані вздовж його подовжньої осі між носком і п'яткою протеза стопи, трубку в протезі гомілки, втулку в протезі щиколотки, яка жорстко з'єднана з трубкою в протезі гомілки, паралелограмний опорний механізм з рекуперативно-демпфуючим пристроєм, розташованим в протезі щиколотки або в протезі стопи, з'єднуючий протез щиколотки з протезом стопи в рухому систему, що складається з втулки в протезі щиколотки, рекуперативно-демп- фуючого пристрою, опорного шарніру, другого опорного шарніру, причому опорний шарнір і другий опорний шарнір, втулка в протезі щиколотки і другий опорний шарнір, опорний шарнір і рекуперативнодемпфуючий пристрій пов'язані між собою жорсткими єднальними ланками, а втулка в протезі щиколотки і рекуперативно-демпфуючий прист- рій пов'язані між собою демпфуючим середовищем у вигляді рідини або повітря, оболонку, що о хоплює протез стопи і частину протеза щиколотки, який відрізняє ться тим, що опорні шарніри і паралело A (54) ПРОТЕЗ ГОМІЛКОВОСТУПНЕВОЇ ЧАСТИНИ НОГИ 36356 причому опорний шарнір і другий опорний шарнір, втулка в протезі щиколотки і другий опорний шарнір, опорний шарнір і рекуперативно-демпфуючий пристрій пов'язані між собою жорсткими єднальними ланками, а втулка в протезі щиколотки і рекуперативно-демпфуючий пристрій пов'язані між собою демпфуючим середовищем у вигляді рідини або повітря, оболонку, що охоплює протез стопи і частину протеза щиколотки. У відомому пристрої паралелограмний опорний механізм виконаний плоским з можливістю нахилу протеза щиколотки по відношенню до протеза стопи тільки в площині вздовж подовжньої осі підошви протеза стопи, від його носка до п'ятки і навпаки. Для стійкого положення інваліда при стоянні або ходьбі на відомому протезі потрібен широкий і міцний тазостегновий суглоб і міцні м'язи навколо нього. Не у всіх інвалідів все це є. При поворотах треба постійно повністю відривати підошву однієї ноги від дороги і переміщувати її в інше положення, а потім вже перетягувати попередню ногу в нове положення, просто повернутися всім тулубом інвалід з таким протезом не може. Таких поворотів за день доводиться робити багато, що викликає підвищене навантаження на тазостегновий суглоб і прилеглі до нього м'язи. Просто інвалід стомлюється швидше, ніж того бажає. Крім того, неможливо інваліду нормально відхилитися всім тулубом і нахилити протези гомілки, щиколотки в бічну сторону, тільки уперед і назад. Ці обмеження помітні при ходьбі протезованого інваліда на відомих протезах, що робить ходу інваліда не цілком природної, що засмучує додатково багатьох інвалідів. Крім того, якщо інвалід, протезований відомими протезами широко розставить протезовані ноги, то він буде стояти на внутрішніх ребрах підошви протезів стоп, що неприродно в порівнянні з аналогічною позою для нормальної людини. Все це так само засмучує протезованих інвалідів подібними протезами. Крім того, при ходьбі вздовж схилу або при попаданні на нерівності дороги з такими схилами у відомому протезі працюють тільки бічні кромки протеза стопи, а при повороті працює вся зовнішня сторона підошви протеза стопи, що виглядає неприродно і утрудняє ходьбу і переміщення інвалідів. У основу винаходу поставлена задача: в протезі гомілковступневої частини ноги, який підлягає удосконаленню, що містить протез гомілки, протез щиколотки і порожнистий протез стопи або що має порожнину в середній частині протеза стопи відкриту у бік протеза щиколотки, опорний шарнір і другий опорний шарнір, що закріплені в порожнині протеза стопи до підошви протеза стопи і послідовно розташовані вздовж його подовжньої осі між носком і п'яткою протеза стопи, трубку в протезі гомілки, втулку в протезі щиколотки, яка жорстко з'єднана з трубкою в протезі гомілки, паралелограмний опорний механізм з рекуперативно-демпфуючим пристроєм, розташованим в протезі щиколотки або в протезі стопи, з'єднуючий протез щиколотки з протезом стопи в рухому систему, що складається з втулки в протезі щиколотки, рекупе ративно-демпфуючого пристрою, опорного шарніру, др угого опорного шарніру, причому опорний шарнір і другий опорний шарнір, втулка в протезі щиколотки і другий опорний шарнір, опорний шарнір і рекуперативно-демпфуючий пристрій пов'язані між собою жорсткими єднальними ланками, а втулка в протезі щиколотки і рекуперативнодемпфуючий пристрій пов'язані між собою демпфуючим середовищем у вигляді рідини або повітря, оболонку, що охоплює протез стопи і частину протеза щиколотки, згідно з винаходом, що опорні шарніри і паралелограмний опорний механізм виконані просторовими, що дозволяє нахиляти зовнішню площину підошви протеза стопи в будь-яку сторону від горизонтального положення на кут b до 15 градусів при розташуванні осі втулки в протезі щиколотки у вертикальному положенні з фіксуванням положення підошви в просторі або відносно протеза щиколотки в положенні, що залишилось на момент припинення силового впливу на протез стопи або на протез щиколотки, причому в єднальній ланці, що зв'язує опорний шарнір з рекуперативно-демпфуючим пристроєм, встановлений додатковий просторовий шарнір, що розділяє вищезазначену єднальну ланку на дві частини, де одна частина у вигляді проміжної ланки, що зв'язує додатковий шарнір з опорним шарніром, має можливість нахилятися в будь-яку сторону від опорного шарніру на кут a до 15 градусів відносно перпендикуляра до зовнішньої площини підошви протеза стопи, а інша частина вищезазначеної єднальної ланки, що зв'язує додатковий шарнір з рекуперативно-демпфуючим механізмом, зберігає паралельність із з'єднувальною ланкою між другим опорним шарніром і втулкою щиколотки або подовжньої осі втулки в протезі щиколотки. Вищенаведені удосконалення дозволяють забезпечити наступний основний технічний результат: наблизити пересування протезованого інваліда до більш природних для нормальної людини. Знизити навантаження на тазостегновий суглоб і прилеглі до нього м'язи і тим зменшити стомлюваність при стоянні і рушенні на протезах. Додаткова відмінність полягає в тому, що оболонка встановлена з можливістю переміщення її або її частини відносно зовнішньої поверхні або її частини протеза стопи при радіальному силовому впливі втулкою в протезі щиколотки на манжету, що охоплює радіальне втулку в протезі щиколотки і закріплену по нижньому периметру до оболонки, і закріплену хомутом до втулки в протезі щиколотки. Технічний результат полягає в тому, що оболонка встановлена з можливістю переміщення її або її частини відносно зовнішньої поверхні або її частини протеза стопи при радіальному силовому впливі втулкою в протезі щиколотки на манжету, що о хоплює радіально втулку в протезі щиколотки, і закріплену по нижньому периметру до оболонки і закріплену хомутом до втулки в протезі щиколотки. Зниження навантаження досягається тим, що три міри свободи в опорних шарнірах опорного механізму в межах кута b та в додатковому шарнірі в межах кута a дозволяють протезованому інваліду впевненіше балансувати на протезі і ефективніше розподіляти силове навантаження між м'язами. Відхилення центра додаткового шарніру і осі втулки на кут a до 15 градусів забезпечує малопо 2 36356 мітний завал стопи відносно горизонтальної площини при ходьбі і гарантує повернення в колишнє або нове положення протеза стопи при руха х тулубом в різні сторони. Додатковий шарнір дозволяє користувачеві протезом отримати додаткову міру свободи при обертанні тулубом відносно вертикалі. Просторові опорні і додатковий шарнір з трьома мірами свободи в межах кута b разом з оболонкою дозволяють користувачеві управляти протезом стопи шляхом натиску як на п'ятку, так і на бічні ребра протеза стопи. Еластична оболонка навколо протеза стопи є частковим фіксатором положення протеза стопи після припинення силового впливу користувачем на протез. Користувач при повороті тулубом зміщує положення верху оболонки відносно протеза стопи, а центри додаткового шарніра - в горизонтальній площині, при цьому силова ланка між опорним шарніром і додатковим шарніром тягне за собою п'яткову частину протеза стопи, автоматично підіймаючи її у вертикальній площині і тим відриваючи частину підошви протеза стопи від площини її опори. Користувач автоматично на мить переносить все навантаження на носок протеза стопи, звільняючи при цьому затиск оболонки між п'яткою і носком протеза стопи. Оболонка частково переміщується разом з її верхом, закріпленим до втулки. При зворотному повороті тулуба в протилежну сторону відносно вертикалі відбуваються аналогічні відносні переміщення оболонки і протеза стопи. При повороті відбувається спочатку підйом п'ятки з частиною підошви і поворот на носку, а потім вже відрив протеза стопи від площини опори. При цьому на поворот на носку користувачеві протезом необхідні менші зусилля (одна точка контакту з поверхнею), ніж при повороті з опорою на всю площину стопи (необхідно підняти весь протез). Нахил проміжної ланки на кут a до 15 градусів, достатній для того, щоб зробити рухи інваліда при повороті більш ніж природними. Такої переваги не мають навіть здорові на ноги люди. Інші цілі, особливості, переваги і можливості застосування винаходу очевидні з нижчеприведеного опису прикладів виконання на основі малюнків. При цьому всі описані і/або графічно представлені ознаки самі по собі, чи в будь-якій комбінації, представляють предмет винаходу, незалежно від їх загальних вимог або зворотного зв'язку, і ніяк не обмежують об'єм винаходу. Далі суть винаходу пояснюється описом конструкції і роботи протеза гомілковоступневої частини ноги з посиланнями на прикладені креслення, на яких зображені: фіг. 1 - кінематична схема протеза гомілковоступневої частини ноги (вертикальне положення); фіг. 2 - те ж, що і на фіг. 1 (нахил уперед при ходьбі); фіг. 3 - те ж, що і на фіг. 1 (нахил назад при ходьбі); фіг. 4 - перетин, А-А на фіг. 1 (вертикальне положення); фіг. 5 - те ж, що на фіг. 4, але при стоянні або ходьбі вздовж правого схилу або нахилу всім тулубом ліворуч; фіг. 6 - те ж, що на фіг. 4, але при стоянні або ходьбі вздовж лівого схилу або нахилу всім тулубом праворуч; фіг. 7 - те ж, що на фіг. 4, але при повороті всім тулубом або однією ногою праворуч; фіг. 8 - те ж, що на фіг. 4, але при нахилі всім тулубом або однією ногою ліворуч; фіг. 9 - вигляд зверху на обидві стопи з умовним показом положення шарнірів при повороті тулуба (наприклад, ліворуч) користувачем протеза. Перелік позначень на кресленнях: 1 - протез щиколотки; 2 - протез стопи; 3 - порожнина в середній частині протеза стопи 2; 4 - опорний шарнір; 5 - др угий опорний шарнір; 6 - підошва протеза стопи 2; 7 - подовжня вісь; 8 - носок протеза стопи 2; 9 - п'ятка протеза стопи 2; 10 - втулка в протезі щиколотки 1; 11 - паралелограмний опорний механізм; 12 - рекуперативно-демпфуючий пристрій; 13 - жорстка єднальна ланка; 14 - жорстка з'єднувальна ланка; 15 - жорстка з'єднувальна ланка; 16 - демпфуюче середовище; 17 - оболонка; 18 - зовнішня площина протеза стопи; 19 - нижня площина оболонки 2; 20 - додатковий просторовий шарнір; 21 - проміжна ланка, частина єднальної ланки 13; 22 - шток, частина єднальної ланки 13; 23 - подовжня вісь втулки в протезі щиколотки 1; 24 - манжета; 25 - хомут або бандажне кільце. b - кут нахилу від вертикалі зовнішньої поверхні підошви протеза стопи; a - кут нахилу осі проміжної ланки відносно перпендикуляра до зовнішньої поверхні підошви протеза стопи; С - кут між вертикальною площиною, в якій лежать центр додаткового шарніра і центр одного з опорних шарнірів і другою вертикальною площиною, що проходить через обидва центри опорних шарнірів опорного механізму. Протез гомілковоступневої частини ноги в будь-якій з форм здійснення винахідницького задуму (див. фігури 1, 9) має: протез гомілки (на кресленнях непоказаний), протез щиколотки 1 і порожнистий протез стопи 2 або що має порожнину 3 в середній частині протеза стопи 2, яка відкрита у бік протеза щиколотки 2. Опорний шарнір 4 і другий опорний шарнір 5 закріплені в порожнині 3 протеза до підошви 6 протеза стопи 2 і послідовно розташовані вздовж його подовжньої осі 7 (див. фіг. 9) між носком 8 і п'яткою 9 протеза стопи 2. Протез гомілки має трубку (на кресленнях не показана), а протез щиколотки 1 має втулк у 10, які жорстко з'єднані з трубкою в протезі гомілки. 3 36356 В протезі щиколотки 1 або в протезі стопи 2 розташований паралелограмний опорний механізм 11 з рекуперативно-демпфуючим пристроєм 12. Ме ханізм 11 з'єднує протез щиколотки 1 з протезом стопи 2 в жваву систему. Ме ханізм 11 складається з втулки 10 в протезі щиколотки 1, рекуперативно-демпфуючого пристрою 12, опорного шарніру 4, другого опорного шарніру 5. Опорний шарнір 4 і другий опорний шарнір 5, втулка 10 в протезі щиколотки 1 і другий опорний шарнір 5, опорний шарнір 4 та рекуперативнодемпфуючий пристрій 12 пов'язані між собою жорсткими єднальною ланкою 13, та з'єднувальними ланками 14, 15. Втулка 10 в протезі щиколотки 1 і рекуперативно-демпфуючий пристрій 12 пов'язані між собою через демпфуюче середовище 16 у вигляді рідини або повітря. Протез стопи 2 і прилегла до нього частина протеза щиколотки 1 охоплена оболонкою 17. Опорні шарніри 4, 5 і паралелограмний опорний механізм 11 виконані просторовими, що дозволяє нахиляти зовнішню площину 18 підошви 6 протеза стопи 2 в будь-яку сторону від горизонтального положення на кут b до 15 градусів при розташуванні осі втулки 10 в протезі щиколотки 1 у вертикальному положенні з фіксацією положення підошви 6 в просторі або відносно протеза щиколотки 1 в положенні, що залишилося на момент припинення силового впливу на протез стопи 2 або на протез щиколотки 1. У єднальній ланці 13, що зв'язує опорний шарнір 4 з рекуперативно-демпфуючим пристроєм 12 встановлений додатковий просторовий шарнір 20, що розділяє вищезазначену єднальну ланку 13 на дві частини 21, 22. Частина 21 (далі, проміжна ланка 21), зв'язує додатковий просторовий шарнір 20 з опорним просторовим шарніром 4. Проміжна ланка 21 має можливість нахилятися в будь-яку сторону від опорного шарніра 4 на кут a до 15 градусів відносно перпендикуляра до зовнішньої площини 18 протеза стопи 2 на підошві 6. Частина 22 (далі, шток 22) вищезазначеної єднальної ланки 13 зв'язує додатковий шарнір 20 з рекуперативно-демпфуючим механізмом 12. Шток 22 зберігає паралельність із з'єднувальною ланкою 14, що розташована між другим опорним просторовим шарніром 5 і втулкою 10 в протезі щиколотки 1 або подовжній осі 23 втулки 10 в протезі щиколотки 1. Оболонка 17 встановлена з можливістю переміщення її або її частини відносно зовнішньої поверхні або її частини протеза стопи 2 при радіальному силовому впливі втулкою 10 в протезі щиколотки 1 на манжету 24. Манжета 24 охоплює радіально втулку 10 в протезі щиколотки 1. Манжета 24 закріплена по нижньому її периметру до верху оболонки 17. Манжета 24 закріплена хомутом 25 або бандажним кільцем, що її охоплює, до втулки 10 в протезі щиколотки 1. Як рекуперативно-демпфуючий пристрій може бути використаний поршень із штоком 22 або тільки шток 22, розміщений у втулці 10. Один кінець штока 22 жорстко закріплений до поршня, а інший сполучений з додатковим просторовим шарніром 20. До втулки 10 в протезі щиколотки 1 закріплені виступи-обмежувачі 26 нахилу в просторі протеза стопи 2 відносно протеза щиколотки 1 в межах кута b, прилежного до подовжньої осі 23 втулки 10 в протезі щиколотки 1. Виступи-обмежувачі 26 розташовані в порожнині оболонки 17 під манжетою 24. Виступи-обмежувачі 26 і зроблені у вигляді профільованої по контуру пластини (металевої або пластикової, наприклад, нейлонової), що випукла в сторону оболонки 17 та має завальцьовані вниз від оболонки 17 краї, щоб не травмувати оболонку 17. Відповідно до країв на виступахобмежувачах 26, краї протеза стопи 2 теж профільовані і завальцьовані вниз таким чином, що при торканні з краями виступів-обмежувачів 26 не травмують останні. Більшість деталей конструкції можуть бути виконані пластиковими із застосуванням термопластавтоматів при їх виготовленні. Описаний протез працює таким чином. При стоянні на рівній поверхні на протезі, що пропонується, у протезованого інваліда (див. фіг. 1, 4) підошва 6 протеза стопи 2 практично горизонтальна, а подовжня вісь втулки 10 в протезі щиколотки 1 практично вертикальна. На нерівній поверхні, при схилі у бік п'ятки 9 протеза стопи 2 подовжня вісь 23 втулки 10 в протезі щиколотки 1 залишається як і раніше вертикальною, а підошва 6 протеза стопи 2 - здатна відхилятися від горизонталі на кут b до 15 градусів або на такий же кут b відхиляється від вертикалі подовжня вісь втулки при горизонтальній підошві 6. При схилі поверхні стояння у бік носок 8 протеза стопи 2 вісь втулки 10 в протезі щиколотки 1 відхиляється в протилежну сторону від вертикалі на такий же кут b до 15 градусів. Такі ж нахили осі 23 відбуваються і при ходьбі. Але при ходьбі, при відриві підошви 6 від поверхні і перенесенні підошви 6 на крок уперед або назад конструкція протеза зберігає початкову орієнтацію підошви 6 в просторі і для повного контакту підошви 6 з поверхнею дороги пацієнту необхідно спочатку натиснути на край п'ятки 9 протеза стопи 2. При цьому рекуперативно-демпфуючий пристрій 12 зануриться в порожнину втулки 10 в протезі щиколотки 1, а підошва 6 протеза стопи 2 притиснеться до дороги другим опорним шарніром 5. З др угим кроком маса тіла пацієнта переміщується уперед і вісь 23 втулки 10 в протезі щиколотки 2 нахиляється у бік носка 8 протеза стопи без відриву підошви 6 від площини дороги. При цьому, другий протез стопи (у разі ампутації обох ніг) пацієнта виконує аналогічні дії (див. фіг. 1, 2, 3). При переміщенні пацієнта в бічну сторону, пацієнт натискає на бічні краї підошви 6 протеза стопи 2 і вісь втулки може відхилятися на кут b до 15 градусів (див. фіг. 4, 5, 6). При цьому підошва 6 разом з протезом стопи 2 повертається відносно опорних шарнірів 4, 5 вздовж поперечної осі стопи на кут до 15 градусів, здійснюючи в просторі переміщення аналогічні переміщенням протеза стопи 2 при ходьбі уперед або назад. Відповідно при цьому частково пересувається по зовнішній поверхні протеза стопи 2 та еластична оболонка 17, фіксу 4 36356 ючи боковий нахил підошви 6 протеза стопи 2 відповідно до поверхні дотику або при відриві підошви 6 від поверхні дотику частково зберігає просторове положення підошви 6. При повороті інвалідом тулуба або спробі повернутися на одному протезі гомілковступневої частини ноги, стоячи на горизонтальній дорозі, шток 22 через проміжну ланку 21 тягне додатковий шарнір 20. Центр додаткового шарніра переміщується в горизонтальній площині і тягне за собою через проміжну ланку 21 опорний шарнір 4, але оскільки ривок тяги здійснюється по діагоналі, то опорний шарнір 4 як би на мить відриває п'ятку 9 підошви 6 протеза стопи 2 від поверхні дороги і початок повороту здійснюється через носок 8 підошви стопи, що помітно полегшує поворот (див. фіг. 1, 8, 9). Зусилля тяги здійснюється вздовж осі проміж ної ланки 21 під кутом a до вертикалі до 15 градусів. При цьому пацієнт здатний безболісно і легко повертатися тулубом на кут С (див. Фіг. 9. Стрілкою вказаний напрямок повороту протеза стопи відносно протеза щиколотки) до 15 градусів як ліворуч, так і праворуч при достатньому відриві п'ятки 9 підошви 6 від дороги. Еластична оболонка є частковим фіксатором положення підошви 6 протеза стопи 2 при бічних нахилах втулки 10 в протезі щиколотки. Оболонка 17, переміщаючись з тертям відносно поверхні протеза стопи 2, здатна повернутися в початковий стан тільки при певному силовому впливі від пацієнта. Сила тертя поверхонь стопи і оболонки підбирається. Технічний результат: досягається зниження навантаження на м'язи і тазостегнового суглоба при повороті всім корпусом (тулубом). Ходьба по нерівній поверхні стає більше за стійку при схилі поверхні дороги в будь-яку сторону від протеза стопи. 5 Фіг. 1 36356 6 Фіг. 2 36356 7 Фіг. 3 36356 8 36356 Фіг. 4 9 36356 Фіг. 5 10 36356 Фіг. 6 11 36356 12 Фіг. 7 Фіг. 8 36356 Фіг. 9 13 36356 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 14